Kể từ khi dự án được hình thành lần đầu tiên, các nhà khoa học đã háo hức chờ đợi ngày mà Kính viễn vọng không gian James Webb (JWST) sẽ đưa vào không gian. Là kế hoạch kế hoạch để Hubble, JWST sẽ sử dụng khả năng chụp ảnh hồng ngoại mạnh mẽ của mình để nghiên cứu một số vật thể ở xa nhất trong Vũ trụ (như sự hình thành của các thiên hà đầu tiên) và nghiên cứu các hành tinh ngoài mặt trời xung quanh các ngôi sao gần đó.
Tuy nhiên, đã có rất nhiều suy đoán và nói về mục tiêu nào sẽ là JWSTANH đầu tiên. Rất may, theo khuyến nghị của Ủy ban phân bổ thời gian và đánh giá kỹ thuật kỹ lưỡng, Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI) gần đây đã thông báo rằng họ đã chọn mười ba chương trình khoa học phát hành sớm, mà JWST sẽ dành năm tháng đầu tiên để nghiên cứu dịch vụ .
Là một phần của Chương trình Khoa học Phát hành sớm tùy ý của Giám đốc JWST (DD-ERS), mười ba mục tiêu này đã được lựa chọn bởi một quy trình đánh giá ngang hàng nghiêm ngặt. Điều này bao gồm 253 điều tra viên từ 18 quận và 106 tổ chức khoa học lựa chọn từ hơn 100 đề xuất. Mỗi chương trình đã được phân bổ 500 giờ thời gian quan sát, khi thời gian vận hành 6 tháng kết thúc.
Như Ken Sembach, giám đốc của Viện Khoa học Kính viễn vọng Không gian (STScI), đã nói trong một thông cáo báo chí ESA:
“Chúng tôi đã rất ấn tượng bởi chất lượng cao của các đề xuất nhận được. Các chương trình này sẽ không chỉ tạo ra khoa học vĩ đại, mà còn là một nguồn tài nguyên duy nhất để chứng minh khả năng điều tra của đài thiên văn phi thường này cho cộng đồng khoa học trên toàn thế giới… Chúng tôi muốn cộng đồng nghiên cứu có năng suất khoa học nhất có thể, càng sớm càng tốt, đó là lý do tại sao tôi rất vui khi có thể dành gần 500 giờ thời gian tùy ý của đạo diễn cho những quan sát khoa học phát hành sớm này.”
Mỗi chương trình sẽ dựa trên bộ bốn dụng cụ khoa học JWST, được đóng góp bởi NASA, Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và Cơ quan Vũ trụ Canada (CSA). Chúng bao gồm Máy quang phổ cận hồng ngoại (NIRSpec) và Thiết bị hồng ngoại trung bình (MIRI) do ESA phát triển, cũng như Camera cận hồng ngoại (NIRCam) do NASA và STScI phát triển và Thiết bị chụp ảnh cận hồng ngoại và Máy quang phổ Slitless (NIRISS) được phát triển bởi CSA.
Mười ba chương trình được lựa chọn bao gồm việc tìm kiếm thông qua GLASS tìm kiếm, sẽ dựa trên kinh nghiệm cộng đồng thiên văn học bằng cách sử dụng Hubble để tiến hành quang phổ không có khe và các khảo sát trước đây để thu thập dữ liệu về sự hình thành thiên hà và môi trường liên thiên hà, từ thời kỳ đầu tiên của Vũ trụ cho đến ngày nay. Điều tra viên chính (PI) cho chương trình này là Tommaso Treu thuộc Đại học California Los Angeles.
Một chương trình khác là chương trình Khoa học Phát hành sớm Vũ trụ (CEERS), sẽ tiến hành các quan sát chồng chéo để tạo ra một cuộc khảo sát ngoài vũ trụ phối hợp. Cuộc khảo sát này nhằm cho các nhà thiên văn học nhìn thấy ánh sáng nhìn thấy đầu tiên của Vũ trụ (khoảng 240.000 đến 300.000 năm sau Vụ nổ lớn), cũng như thông tin từ Kỷ nguyên Reionization (khoảng 150 triệu đến 1 tỷ năm sau Vụ nổ lớn) và thời kỳ các thiên hà đầu tiên hình thành. PI cho chương trình này là Steven Finkelstein của Đại học Texas tại Austin.
Sau đó, Chương trình Khoa học Phát hành sớm Cộng đồng Exoplanet, sẽ được xây dựng dựa trên công việc của Hubble, Spitzervà Kepler kính viễn vọng không gian bằng cách tiến hành khảo sát ngoại hành tinh. Giống như những người tiền nhiệm của nó, điều này sẽ bao gồm các ngôi sao theo dõi sự giảm độ sáng định kỳ gây ra bởi các hành tinh đi qua giữa chúng và người quan sát (hay còn gọi là Hình ảnh chuyển tuyến).
Tuy nhiên, so với các nhiệm vụ trước đó, JWST sẽ có thể nghiên cứu các hành tinh quá cảnh một cách chi tiết chưa từng thấy, dự kiến sẽ tiết lộ khối lượng về các thành phần, cấu trúc và động lực học khí quyển tương ứng của chúng. Chương trình này, mà PI là Imke de Pater từ Đại học California Berkeley, do đó được kỳ vọng sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về các hành tinh, sự hình thành hành tinh và nguồn gốc của sự sống.
Cũng tập trung vào nghiên cứu các ngoại hành tinh là chương trình Hình ảnh tương phản cao của các ngoại hành tinh và Hệ thống ngoại hành tinh, sẽ tập trung vào các hành tinh được chụp trực tiếp và các mảnh vụn hoàn cảnh. Một lần nữa, mục tiêu là sử dụng các khả năng nâng cao của JWST, để cung cấp các phân tích chi tiết về cấu trúc và thành phần khí quyển của các ngoại hành tinh, cũng như các đặc tính hạt mây của các mảnh vụn.
Nhưng tất nhiên, không phải tất cả các chương trình được dành riêng cho việc nghiên cứu những thứ nằm ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta, như được thể hiện bởi chương trình sẽ tập trung vào Sao Mộc và Hệ thống Jovian. Thêm vào nghiên cứu được thực hiện bởi Galileo và Juno các nhiệm vụ, JWST sẽ sử dụng bộ công cụ của mình để mô tả và tạo ra các bản đồ của các tầng mây, gió, thành phần, hoạt động cực quang và cấu trúc nhiệt độ của Jupiter.
Chương trình này cũng sẽ tập trung vào một số mặt trăng lớn nhất của Sao Mộc (hay còn gọi là Mo Gal Galeanean Moons) và cấu trúc vòng hành tinh. Dữ liệu thu được từ JWST sẽ được sử dụng để tạo ra các bản đồ về bầu khí quyển và bề mặt núi lửa của Io, khí quyển vênh váo Ganymede, cung cấp các ràng buộc trên các cấu trúc nhiệt và khí quyển của mặt trăng này và tìm kiếm các vết loang trên bề mặt của chúng. Như Alvaro Giménez, Giám đốc Khoa học ESA, đã tuyên bố:
Thật thú vị khi thấy sự tham gia của cộng đồng thiên văn trong việc thiết kế và đề xuất chương trình khoa học đầu tiên cho Kính viễn vọng Không gian James Webb. Webb sẽ cách mạng hóa sự hiểu biết của chúng ta về Vũ trụ và kết quả thu được từ những quan sát ban đầu này sẽ đánh dấu sự khởi đầu của một cuộc phiêu lưu mới đầy ly kỳ trong thiên văn học.
Trong nhiệm vụ của mình, sẽ kéo dài tối thiểu năm năm (cấm mở rộng), JWST cũng sẽ giải quyết nhiều chủ đề quan trọng khác trong thiên văn học hiện đại, thăm dò Vũ trụ vượt quá giới hạn của những gì Hubble có thể nhìn thấy. Nó cũng sẽ dựa trên các quan sát do Hubble thực hiện, kiểm tra các thiên hà có ánh sáng bị kéo dài thành các bước sóng hồng ngoại bằng cách mở rộng không gian.
Ngoài việc nhìn xa hơn về thời gian để lập biểu đồ tiến hóa vũ trụ, Webb cũng sẽ kiểm tra các Lỗ đen Siêu khối (SMBH) nằm ở trung tâm của hầu hết các thiên hà khổng lồ - với mục đích đạt được ước tính khối lượng chính xác. Cuối cùng, nhưng không kém phần quan trọng, Webbwill tập trung vào sự ra đời của các ngôi sao mới và các hành tinh của họ, ban đầu tập trung vào các thế giới có kích thước sao Mộc và sau đó chuyển trọng tâm để nghiên cứu các siêu Trái đất nhỏ hơn.
John C. Mather, Nhà khoa học dự án cao cấp cho JWST và là nhà vật lý thiên văn cao cấp tại Trung tâm bay không gian NASA God Goddard, cũng bày tỏ sự nhiệt tình với các chương trình được chọn. Anh ấy cảm thấy vui mừng khi thấy danh sách các nhà thiên văn học, các mục tiêu hấp dẫn nhất của kính thiên văn Webb, và vô cùng háo hức để xem kết quả, anh nói. Chúng tôi hoàn toàn mong đợi sẽ ngạc nhiên với những gì chúng tôi tìm thấy.
Trong nhiều năm, các nhà thiên văn học và các nhà nghiên cứu đã háo hức chờ đợi ngày mà JWST bắt đầu thu thập và đưa ra những quan sát đầu tiên. Với rất nhiều khả năng và rất nhiều chờ đợi để được khám phá, việc triển khai kính viễn vọng (dự kiến vào năm 2019) là một sự kiện có thể sớm đến!
